JP2014031076A - 無線列車制御システム用のアダプタおよび無線列車制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線列車制御システムに用いる地上無線局の新規接続・移設・交換・撤去を効率的に行えるとともに、人間系に起因するトラブルの発生を抑えることができるようにする。
【解決手段】予め定められた範囲の列車の在線位置管理および列車制御を行う沿線装置が接続された沿線有線通信網に、前記沿線装置の配下に位置し車上無線局と無線通信するための地上無線局を接続するためのアダプタ８である。そして、このアダプタは、その配置位置に応じた地上無線局個別設定情報と、地上無線局の本アダプタへの接続が検出された場合に、前記地上無線局個別設定情報を当該地上無線局に送信する制御手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、無線列車制御システム用のアダプタおよび無線列車制御システムに関する。

従来より、無線列車制御システムにおいて地上無線局の新規接続・移設・交換・撤去を行う場合には、一般に、以下の手順を踏む。

（１）（増設などによる）新規接続の場合、予め、メーカ工場などのオフライン環境にて、接続する位置に応じたソフトウェアやデータを、新規接続する地上無線局に設定しておき、事前の動作確認試験を実施した後、接続箇所に搬入する。そして、接続試験を実施した後に、運用を開始する。このケースは、基本的に、人手による作業が多い。
（２）（規模縮小などによる）撤去の場合、接続箇所からの取り外しのみを行う。
（３）（システム最適化などによる）移設の場合、まず、上記撤去の手順を踏む。そして、移設対象の地上無線局に対して、移設後の位置に応じたソフトウェアやデータを設定しておき、それ以降は上記新規接続と同一の手順を踏む。
（４）（故障や経年などによる）交換の場合、まず、上記撤去の手順を踏む。そして、交換設置する地上無線局に対して、設置位置に応じたソフトウェアやデータを設定しておき、それ以降は上記新規接続と同一の手順を踏む。

以上のように、基本的には、人間系の作業や操作によって設定と確認試験を行った上で、運用を開始するのが一般的手順である。

なお、データの設定に関しては、一部自動化される場合がある。一例として、ネットワークシステム上で、装置類を一意に特定するための情報である「ＩＰアドレス」があるが、この設定に関しては、「ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）」という技術により、事前定義した一定のルールに基づいて、ＩＰアドレスを動的に割り当てることができる。

特開２００３−２６１０２８号公報

しかしながら、従来手法による地上無線局の新規接続・移設・交換・撤去においては、以下のような問題点がある。

・メーカ工場などのオフライン環境での設定に、時間と手間がかかる。また、確認のための試験の手間もかかる。
・人間系による設定では、設定に誤りがあった場合、再度、正しい内容に設定を修正して、試験を実施する必要があり、手順の後戻りが大きい。
・接続すべき場所に応じて、その都度、設定内容を変更しなければならない。
・接続して試験するまでは、設定内容の正否を判定することができない。
・故障や経年などによる交換の場合、全く同一の設定を引き継ぐにも関わらず、人間系での設定作業と試験が必要となり、素早い復旧の妨げとなる。
・システムから取り外した装置を再使用する場合において、その都度、以前の設定内容を消去し、新しい設定内容を設定する必要がある。
・本来接続すべき場所と異なる場所に、誤って接続した場合、装置が正常に機能しなかったり、誤って機能したりする恐れがある。
・ＤＨＣＰ等の自動アドレス設定技術を使用した場合は、自動設定できるのはアドレスのみであり、地上基地局として必要な所定のパラメータの設定は、接続箇所に応じて、事前に手動で設定しておく必要がある。また、保安装置として機能する無線列車制御システムにおいて地上無線局以外の機器が接続できてしまうのは好ましくないので、ＤＨＣＰによりＩＰアドレスを自動的に割り当てるような構成を採用することは適切ではない。
・地上無線局の台数は予め輸送需要を勘案して決められるが（地上無線局の台数は、その線区を走る最大本数を想定して設置される）、固定的にシステム構成を決めてしまうと、突発的な列車の増発に柔軟に対応できない。

以上のように、従来の手法では、無線列車制御システムを構成する地上無線局の新規接続・移設・交換・撤去に、人間系による作業工程を多く必要とするため、そのことによるトラブルの発生や作業の遅延が生じることがあるといった問題があった。また、地上無線局の新規接続・移設・交換・撤去を柔軟に行えないといった問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、無線列車制御システムに用いる地上無線局の新規接続・移設・交換・撤去を効率的かつ柔軟に行えるとともに、人間系に起因するトラブルの発生を抑えることができる無線列車制御システム用のアダプタおよび無線列車制御システムを提供することである。

実施形態のアダプタは、予め定められた範囲の列車の在線位置管理および列車制御を行う沿線装置が接続された沿線有線通信網に、前記沿線装置の配下に位置し車上無線局と無線通信するための地上無線局を接続するためのアダプタである。そして、このアダプタは、その配置位置に応じた地上無線局個別設定情報と、地上無線局の本アダプタへの接続が検出された場合に、前記地上無線局個別設定情報を当該地上無線局に送信する制御手段とを備える。

図１は、第１の実施形態で対象とする無線列車制御システムの概略構成図である。 図２は、同実施形態における、地上無線局と、沿線有線通信網に地上無線局を接続するアダプタ間の物理的な概略構成を示す図である。 図３は、同実施形態における、沿線有線通信網に地上無線局を接続するアダプタおよび地上無線局の機能構成図であり、地上無線局の当該アダプタへの接続の際の情報の流れを含めて示した図である。 図４は、図３に準じた、沿線有線通信網に地上無線局を接続するアダプタおよび地上無線局の機能構成を示す図であり、特に、地上無線局を当該アダプタから切り離す際の状況を示した図である。 図５は、同実施形態における、地上無線局の接続時処理、および、地上無線局を、沿線有線通信網に地上無線局を接続するアダプタから切り離す際の処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、第２の実施形態に係る無線列車制御システムを構成する各装置間の処理の流れを説明する図である。 図７は、前提としている無線列車制御システムにおける無線通信に係る一般的概要を説明する図である。 図８−１は、沿線有線通信網に地上無線局を接続するアダプタに、データ伝送路と制御情報伝送路とが新規に接続された地上無線局３２が電源ＯＦＦのときの状態を示した図である。 図８−２は、上記地上無線局３２が電源ＯＮとなって引継処理１が開始された状態を示した図である。 図８−３は、引継処理１を完了し上記地上無線局３２の運用を開始した状態を示した図である。 図９−１は、各地上無線局が運用中の状態を示した図である。 図９−２は、地上無線局３２で電源ＯＦＦの操作がなされて引継処理２が開始された状態を示した図である。 図９−３は、引継処理２を完了し地上無線局３２が機能停止した状態を示した図である。

（第１の実施形態）
はじめに、無線列車制御システムの全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る無線列車制御システムの全体構成を示すブロック図である。

図１に示す中央装置１は、当該無線列車制御システムにおいて、在線位置管理や列車制御を行うとともに、当該無線列車制御システムを全体的に統括制御する、システムの最上位に位置する情報処理装置である。

アダプタ２は、下記の広域有線通信網３に、中央装置１を接続する接続用機器であり、中央装置１と広域有線通信網３とを接続したネットワークを構成するためのものである。

広域有線通信網３は、当該無線列車制御システムが制御対象とする線区全体に渡って構築され、中央装置１と、複数の沿線装置５（下記）とを通信可能に接続する。つまり、広域有線通信網３は、中央装置１と複数の沿線装置５との間の通信路であり、かつ、沿線装置相互間の通信路である。

アダプタ４は、広域有線通信網３に沿線装置５を接続する接続用機器であり、沿線装置５と広域有線通信網３とを通信可能に接続したネットワークを構成するためのものである。

沿線装置５は、当該無線列車制御システムが制御対象とする線区全体を有限の数で区切り、その区切った範囲の単位で、在線位置管理や列車制御を行う機能を有する装置である。この沿線装置５の数は、列車１２の運行密度や路線の線形や輸送需要などに応じて、安全かつ効率的な列車運行を実現できるように、柔軟に決定される。

アダプタ６は、下記の沿線有線通信網７に沿線装置５を接続する接続用機器であり、沿線装置５と沿線有線通信網７とを通信可能に接続したネットワークを構成するためのものである。

沿線有線通信網７は、上記沿線装置５の制御範囲に沿って構築され、沿線装置５と、複数の地上無線局９（下記）を通信可能に接続する。つまり、沿線有線通信網７は、沿線装置５と地上無線局９との間の通信路であり、かつ、各地上無線局９の相互間の通信路である。

アダプタ８は、沿線有線通信網７に地上無線局９を接続する接続用機器であり、地上無線局９と沿線有線通信網７とを通信可能に接続したネットワークを構成するためのものである。このアダプタ８は、地上無線局９のデータ伝送路制御部２３および沿線有線通信網７とのデータ伝送を制御するデータ伝送路制御部２４と、地上無線局９の制御情報伝送路制御部１７との制御情報のやりとりを制御する制御情報伝送制御部１８と、地上無線局個別設定情報２０を記憶するための記憶装置（図示せず）とを備える。なお、データ伝送路制御部２４および制御情報伝送制御部１８は、図示しないＣＰＵに、これらの制御部として機能させるＯＳやミドルウェア・アプリケーション等のプログラムを実行させることにより実現することができる。また、地上無線局個別設定情報２０は、アダプタ８の設置時に上記記憶装置にインストールされる。

地上無線局９は、沿線装置５の配下に位置し、列車１２の車上無線局と無線通信を行う機能を有するほか、無線交信可能な範囲内で、在線位置管理や列車制御を行う機能を有する装置である。この装置の数は、列車１２の運行密度や路線の線形や輸送需要や無線伝播状況などに応じて、安全かつ効率的な列車運行を実現でき、かつ、線区上で無線通信ができない範囲が発生しないように、柔軟に決定される。

地上無線局アンテナ部１０は、地上無線局９と列車１２との間での電波の授受を行うための装置であり、地上無線局９に付属する。この地上無線局アンテナ部１０は、地上無線局９本体および電波送受信部２６とのデータ伝送を制御するデータ伝送路制御部２５と、データ伝送路制御部２５から受けた送信用データを電波にして発信し、受信した電波を受信データに変換してデータ伝送路制御部２５に渡す電波送受信部２６とを備える。なお、データ伝送路制御部２５は、図示しないＣＰＵに、データ伝送路制御部２５として機能させるＯＳやミドルウェア・アプリケーション等のプログラムを実行させることにより実現することができる。

車上無線局アンテナ部１１は、列車１２と地上無線局９との間での電波の授受を行うための装置であり、車上無線局（図示せず）に付属する。

列車１２は、車上無線局（図示せず）を搭載している。各列車１２は、その車上無線局により、無線通信可能な範囲にある地上無線局９との間で定周期に無線通信を実施する。このとき各列車１２からは、自身の位置情報や進行方向や速度を、交信中の地上無線局９に送信する。

上記各装置により本実施形態の無線列車制御システムは構成される。列車１２の衝突や追突を防ぐため、全ての列車１２の運行状況（在線位置や速度など）を常時把握する必要がある。そのため、線区全体の運行情報は、地上無線局９、沿線装置５、および中央装置１により階層的に管理し、必要に応じて常時、それぞれの間で情報交換を行っている。中央装置１は全ての列車の状況を把握し、沿線装置５は、地上無線局９を介して受信する列車１２の位置情報に基づき、先行する列車の位置を考慮して列車１２が走行できる限界地点を演算する。沿線装置５で求められた限界地点に関する情報は、地上無線局９から各列車１２に無線送信され、その演算結果に基づいて、列車１２側で速度制御を行う。

次に、地上無線局９とアダプタ８間の物理的な概略構成を、図２を用いて説明する。図２は、地上無線局９とアダプタ８間の物理的な概略構成を示す図である。

地上無線局９側には、データ伝送路１５と制御情報伝送路１６が予め接続されている。また、沿線有線通信網７に地上無線局９を接続するためのアダプタ８側には、データ伝送路用差込口１３と制御情報伝送路用差込口１４が、それぞれ装備されている。また、地上無線局９の電源部として、電源ＯＮ／ＯＦＦ手段としての電源スイッチ３７、電源供給路３８、および蓄電池等からなる蓄電装置３９が地上無線局９本体に実装されている。

地上無線局９とアダプタ８を物理的に接続するには、データ伝送路１５をデータ伝送路用差込口１３に、また、制御情報伝送路１６を制御情報伝送路用差込口１４に、それぞれ差し込む。逆に、アダプタ８から地上無線局９を物理的に切り離すには、データ伝送路１５をデータ伝送路用差込口１３から、また、制御情報伝送路１６を制御情報伝送路用差込口１４から、それぞれ外す。

電源は、商用電源等の電源供給装置４０から電源供給路３８を通して得る。地上無線局９の電源ＯＮ／ＯＦＦは、電源スイッチ３７によって行うが、電源スイッチ３７により電源をＯＦＦにしても、一定時間だけ動作し続けてから実際の電源ＯＦＦとなるよう、蓄電装置３９を実装している。

ここで、図３に、アダプタ８および地上無線局９の機能構成を、地上無線局９のアダプタ８への接続の際の情報の流れを含めて示し、図４に、地上無線局９をアダプタ８から切り離す際の状況を示す。また、地上無線局９のアダプタ８への接続および切り離しの際の処理の流れをフローチャートとして、図５に示す。

（地上無線局の接続時処理）
以下では、図２、図３および図５を用いて、地上無線局９をアダプタ８に接続する際の処理を説明する。なお、以下に説明する処理は、電源スイッチ３７の電源ＯＮ以降は人手を介さず、自動的に実施される。

地上無線局９側には、図示しないＣＰＵを、制御情報伝送路制御部１７、地上無線局固有機能制御部２２、およびデータ伝送路制御部２３として機能させるＯＳやミドルウェア・アプリケーション等のプログラムおよび地上無線局共通設定情報１９が予めインストールされている。これらは、無線列車制御システムを構成するすべての地上無線局９について、その接続位置に関係なく、全て共通のものである。一方、接続位置によって変わる情報である地上無線局個別設定情報２１は、地上無線局９に備わる書き換え可能な不揮発性メモリ等からなる記憶装置（図示せず）に記憶されるが、初期状態では空（ｎｕｌｌ）であるものとする。本実施形態では、この地上無線局個別設定情報２１に、地上無線局９の接続位置に依存する情報を集中させている。

沿線有線通信網７に地上無線局９を接続するアダプタ８は、沿線有線通信網７を敷設する際に、予備的なものも含めて複数設置される。アダプタ８は、その設置位置が予め設計・決定されるものであるから、アダプタ８内には、位置に依存する情報を持つことができる。本実施形態では、地上無線局個別設定情報２０を、アダプタ８に、その設置時にインストールするようにしている。なお、アダプタ８に地上無線局９が接続されなければ、この地上無線局個別設定情報２０が使われることはなく、アダプタ８は、沿線有線通信網７上の単なる伝送路の一部としての役割のみを果たす。

ここで、データ伝送路１５と制御情報伝送路１６をアダプタ８に、電源供給路３８を電源供給装置４０に、それぞれ物理的に接続し（ステップＳ０１）、電源スイッチ３７をＯＮにして地上無線局９を起動したとする（ステップＳ０２）。

すると、まず、アダプタ８側と地上無線局９側の、それぞれの制御情報伝送路制御手段である制御情報伝送路制御部１７および１８の間で、制御情報伝送を行うための論理的な伝送路の確立を行う（この処理はそれぞれのＯＳの機能として実施する）。その際、制御情報伝送路制御部１７は、地上無線局共通設定情報１９を読み込み、制御情報伝送路１６を使って制御情報伝送路制御部１８に伝送し、そこで地上無線局９の照合・認証（認証処理）を行う（ステップＳ０３）。即ち、ここでは、例えば地上無線局９のＭＡＣアドレス情報、および地上無線局９が正当な地上無線局であることを示すキー情報を基に、制御情報伝送路制御部１８が、地上無線局９を正当な地上無線局として接続・機能させるか否かの判断を行う。

この段階で、上記情報の照合による認証結果に問題がなければ（ステップＳ０４でＹｅｓ）、制御情報伝送路制御部１８は、自身が持っている地上無線局個別設定情報２０を、制御情報伝送路１６を通して、地上無線局９に転送する（ステップＳ０５）。その際、地上無線局９側では、制御情報伝送路制御部１７がこの情報を受信して、自身の地上無線局個別設定情報２１として上記記憶装置に書き込む。

一方、認証結果に問題があれば（ステップＳ０４でＮｏ）、地上無線局個別設定情報２０を地上無線局９に転送することはせず、当該地上無線局９の起動処理を取り消し、一連の接続時処理を終了する。

ところで、地上無線局個別設定情報２０および２１は、地上無線局９を接続する場所によって、個別に定められる情報で、前述の地上無線局共通設定情報１９とは別のものである。地上無線局共通設定情報１９は、接続前から地上無線局９に書き込まれているが、地上無線局個別設定情報２１は、接続前には地上無線局９には書き込まれていない。この地上無線局個別設定情報２１には、以下の情報が含まれる。

（１）地上無線局９のＩＰアドレス情報
（２）地上無線局９のＩＤ番号
（３）地上無線局９の位置情報
（４）地上無線局固有機能制御部２２を機能させるための各種パラメータ（パラメータの具体例としては、地上無線局９自身が通信対象とする列車１２の在線範囲情報、最大列車制御数、電波強度設定、などがある）

地上無線局９の制御情報伝送制御部１７は、接続前は空である地上無線局個別設定情報２１を、当該地上無線局９がアダプタ８に接続されることで地上無線局個別設定情報２０を地上無線局個別設定情報２１として受信し、記憶装置に記憶させる。そして、地上無線局固有機能制御部２２がその情報を参照し（ステップＳ０６）、後述する引継処理１（ステップＳ０７）を、完了して初めて（ステップＳ０８でＹｅｓ）、地上無線局９は、接続した位置に応じた機能を果たすことができるようになる。なお、引継処理１が失敗すれば（ステップＳ０８でＮｏ）、起動処理を取り消す。

その後は地上無線局固有機能制御部２２が、接続箇所に応じた地上無線局９として必要な機能処理を実施し（ステップＳ０９）、データ伝送路制御部２３、データ伝送路１５、およびアダプタ８のデータ伝送制御部２４を介して、別の装置との間で行う、列車の在線情報や制御情報などを送るデータ伝送をしたり、地上無線局アンテナ部１０のデータ伝送路制御部２５および電波送受信部２６を介して、列車１２の車上無線局との無線通信によるデータの送受信を行う。

なお、地上無線局９としての設定が完了し、地上無線局９としての機能を果たしている間は、制御情報伝送路１６による接続は確保したままとする。これは、制御情報伝送路制御部１７および１８の相互間での生死監視を行うためである。また、電源供給装置４０は、地上無線局９に電力を供給することにより、地上無線局９を機能させるだけでなく、蓄電装置３９への蓄電も並行して行う。

その後、電源スイッチ３７がＯＮの状態では（ステップＳ１０でＮｏと判断され）、地上無線局９が接続箇所に応じた地上無線局としての機能処理を実施すること（ステップＳ１１）、および制御情報伝送路制御部１７での制御情報伝送路１６による生死監視（ステップＳ１２）を継続して行う。

（地上無線局の接続解除時処理）
次に、地上無線局９をアダプタ８から切り離す際の処理について図２、図４および図５を用いて説明する。以下の処理は地上無線局９の電源スイッチ３７をＯＦＦにしてからは人手を介さず、自動的に実施される。ただし、蓄電装置３９には予め、電源供給路３８を介し電源供給装置４０によって、充電されているものとする。

電源スイッチ３７がＯＦＦにされると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、地上無線局固有機能制御部２２は、まず後述の引継処理２を完了してから（ステップＳ１３）、データ伝送路制御部２３の機能を停止させ、データ伝送路１５を通して行っているデータの授受を停止させる（ステップＳ１４）。その後で制御情報伝送路制御部１７により行っている、アダプタ８側との制御情報伝送や生死監視機能を停止させる（ステップＳ１５）。ここで、地上無線局９は、アダプタ８と論理的に切り離された状態となる。この時点で、データ伝送路１５と制御情報伝送路１６を、アダプタ８から物理的に切り離すことができる。

それから、制御情報伝送路制御部１７は、記憶装置に記憶されている地上無線局個別設定情報２１を消去する（ステップＳ１６）。そして、地上無線局固有機能制御部２２が、制御情報伝送路制御部１７を停止させてから、自身も機能停止することで、接続箇所に応じた地上無線局９としての機能処理を停止し（ステップＳ１７）、地上無線局９自体も実際の電源ＯＦＦ状態となり、地上無線局９はその機能を完全に停止する（ステップＳ１８）。そして、アダプタ８および地上無線局９間の各伝送路を物理的に切り離すことによって（ステップＳ１９）、地上無線局９は、撤去される。

なお、電源スイッチ３７をＯＦＦにした後の電源は、電源供給装置４０からではなく、蓄電装置３９から供給する。本実施形態において、蓄電装置３９は、上記切り離し処理を行うのに十分な容量を備えるものとする。また、上述したデータ伝送路１５の具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）によるものが挙げられ、制御情報伝送路１６の具体例としては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）によるものが挙げられる。

また、データ伝送路１５と制御情報伝送路１６を、１本のケーブルに統合し、データ伝送と制御情報伝送を、両方とも、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で行うことも可能である。しかし、本実施形態の無線列車制御システムが保安装置であることを考慮すると、ケーブル１本だけでアダプタ８と地上無線局９とを接続するのは、当該システムとは関係のない機器を接続できてしまう恐れもあり、好ましくない。そこで、本実施形態では、２つの伝送手段を用意し、その両方を接続してはじめて地上無線局９が機能するよう、冗長性を持たせるものとする。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係る無線列車制御システムを構成する各装置間の処理の流れを説明する図である。

第１の実施形態では、その説明において、地上無線局９がアダプタ８に接続されると、アダプタ８が有する地上無線局個別設定情報２０が地上無線局９内の地上無線局個別設定情報２１として、自動的に取り込まれることを説明した。本実施形態は、各アダプタ８が有していた地上無線局個別設定情報２０を、地上無線局個別設定情報２８として中央装置１にて一元管理するものである。即ち、制御情報伝送路１６を通したアダプタ８と地上無線局９間の接続が確立すると、アダプタ８の制御情報伝送路制御部１８は、沿線有線通信網７を介して、沿線装置５内の設定情報管理部２９に、中央装置１に対する設定情報の問い合わせ要求を送る。この要求を受けた沿線装置５の設定情報管理部２９は、広域有線通信網３を介して、中央装置１の設定情報管理部２７に、アダプタ８に接続した地上無線局９に適切なる設定情報を問い合わせる。

中央装置１の設定情報管理部２７では、一括して蓄積されている地上無線局個別設定情報２８から、地上無線局９の設置位置に応じた適切な設定情報を選択し、広域有線通信網３と沿線装置５内の設定情報管理部２９と沿線有線通信網７とを介して、アダプタ８に転送する。この転送された地上無線局個別設定情報を、地上無線局９は、制御情報伝送路１６を介して、地上無線局９内の地上無線局個別設定情報２１として、自動的に取り込む。なお、その他の処理は、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

本実施形態では、中央装置１で地上無線局個別設定情報２８を一元管理するので、多数設置されるアダプタ８への地上無線局個別設定情報２０の事前のインストール作業を省略することができる。

（無線列車制御システムにおける無線通信に係る一般的概要）
次に、前述の引継処理１および引継処理２の詳細を説明する前に、前提としている無線列車制御システムにおける無線通信に係る一般的概要を、図７を用いて説明する。なお、図７において、地上無線局３０、地上無線局３１、地上無線局３２はいずれも、前述の機能を有する地上無線局９であり、識別のために符号を振り直している（区別しない場合は地上無線局９と記す）。

一般的に、アンテナから発信する電波が届く範囲は、同種類のアンテナを用いて同じ出力レベルで電波を送出したとしても固定的なものではなく、地形や環境条件によって大きく変動することがある。即ち、ある場所における電波強度は常に変動し、場所によっては電波受信が不安定になることもある。本実施形態の無線列車制御システムにおいては、列車１２と確実に電波の送受信ができるように、図７に示すような考え方で、地上無線局３０、３１、３２の各々について、列車１２と通信する在線範囲を定める。例えば、地上無線局３０は列車在線範囲４１を、地上無線局３１は列車在線範囲４２を、地上無線局３２は列車在線範囲４３を、列車１２に対して通信を行う在線範囲とする。

列車１２は走行中、自身の在線位置（起点駅からの距離など）を常に把握し、更新している（その方法や手段は、公知であるので、ここではその説明は省略する）。各列車１２自身は、その在線位置から、３０〜３２のどの地上無線局と通信すべきかを常に計算して、通信している。また、３０〜３２の各地上無線局は、今どの列車１２が、自身と通信しているかを、常に把握している。

地上無線局９は通常、その電波が届く範囲が、隣接の地上無線局９と必ず重なり合うように配置して、列車１２がどこにいても、通信が途切れないようにするのが、普通である。電波が重なり合う部分では、列車１２は複数の地上無線局９との通信が可能であるが、列車１２の在線位置から、通信すべき地上無線局９を一つに定めている。図７の事例では、列車１２は、地上無線局３１と図示しない隣の局の２つの地上無線局からの電波が重なり合う範囲４６に入っているが、地上無線局３１が通信を行う列車在線範囲４２に存在していると、地上無線局３１と通信を行うことになる。

列車１２は常に移動しているが、列車１２が、現在通信している地上無線局９が対象とする列車在線範囲を越える場合は、通信相手の地上無線局９を切り替える必要がある。この切り替えを行う在線位置は、多少の範囲を持たせるものとして、その範囲を列車１２が移動している間に切り替えるようにする。図７の事例では、４４や４５といった範囲が、列車１２の通信相手を、地上無線局９間で切り替える範囲に相当する。

（引継処理１）
ここまで説明した上で、前述の引継処理１の詳細について、図８−１〜図８−３を用いて説明する。図８−１は、アダプタ８にデータ伝送路１５と制御情報伝送路１６とが新規に接続された地上無線局３２が電源ＯＦＦのときの状態を示した図である。図８−２は、上記地上無線局３２が電源ＯＮとなって引継処理１が開始された状態を示した図である。図８−３は、引継処理１を完了し地上無線局３２の運用を開始した状態を示した図である。

なお、図８−１〜図８−３において、地上無線局３０、地上無線局３１、地上無線局３２はいずれも、前述の機能を有する地上無線局９である。また、列車３３、列車３４、列車３５、列車３６は、いずれも列車１２と同様の列車である。これらはいずれも、識別のために符号を振り直している。この事例は、地上無線局３０と地上無線局３１が隣接している状況において、その間に地上無線局３２を新たに新設する場合の例である。

図８−１において、現状、４つの列車（３３、３４、３５、３６）は、地上無線局３０または地上無線局３１と通信して、列車制御を行っている。図８−１に示すように、地上無線局３２が運用中でない場合、地上無線局３０は、この地上無線局３０が通信を行う列車在線範囲４６に存在する列車３３および列車３４を、また、地上無線局３１は、地上無線局３１が通信を行う列車在線範囲４７に存在する列車３５および列車３６を通信対象とする。

この状態から、地上無線局３２を沿線有線通信網７に接続し、電源スイッチ３７をＯＮとして電源を投入すると、前述の地上無線局個別設定情報２１の自動設定の後で、地上無線局３２は、自身が運用開始した後に、地上無線局３２が通信を行う列車在線範囲に在線している列車３４および列車３５との通信権を、地上無線局３０と地上無線局３１とからそれぞれ仮に取得し、それらの列車との通信を試みる。ここで通信が成功すれば、地上無線局３２は列車１２との通信権を地上無線局３０と地上無線局３１から正式に引継ぎ、途切れることなく通信を継続する。

必要な全ての列車１２との通信が引き継がれた時点で、各地上無線局９は、自身の通信対象とする列車在線範囲を切り替える。即ち、地上無線局３０は、地上無線局３２が運用中でない場合に地上無線局３０が通信を行う列車在線範囲４６から、新たに地上無線局３０が通信を行う列車在線範囲４１に切り替え、一方、地上無線局３１は、地上無線局３２が運用中でない場合に地上無線局３１が通信を行う列車在線範囲４７から、新たに地上無線局３１が通信を行う列車在線範囲４２に切り替える。

図８−１〜図８−３の事例では、もともと地上無線局３０が通信権を有する列車３４と地上無線局３１が通信権を有する列車３５が、地上無線局３２の接続により、列車３４と列車３５の通信権を、地上無線局３２が、隣接する地上無線局３０と地上無線局３１とから引き継ぐ形で、新たに各列車に対する制御を開始する。

なお、切替前と切替後の、通信を行う列車在線範囲については、予め地上無線局個別設定情報２０（または２８）に設定されているものとする。即ち、隣接する地上無線局９の有無により、該当の地上無線局９が、通信を行う列車在線範囲を切り替えられるよう、設定しておく。この場合、地上無線局９を停止させることにより、隣接する地上無線局９との距離が離れると、無線途絶区間が出る恐れがあるが、それはシステム設計の段階で、無線途絶区間が出ないように、どこまで隣接地上無線局との距離を許容するかを考えて、予め設計しておく。

（引継処理２）
次に、前述の引継処理２の詳細について、図９−１〜図９−３を用いて説明する。図９−１は、各地上無線局が運用中の状態を示した図である。図９−２は、上記地上無線局３２で電源ＯＦＦの操作がなされて引継処理２が開始された状態を示した図である。図９−３は、引継処理２を完了し地上無線局３２が機能停止した状態を示した図である。

図９−１〜図９−３においても、図８−１〜図８−３と同様に、地上無線局３０、地上無線局３１、および地上無線局３２はいずれも、前述の機能を有する地上無線局９である。また、列車３３、列車３４、列車３５、列車３６のいずれも、列車１２と同様の列車である。これらはいずれも、識別のために番号を振り直している。この事例では、地上無線局３０と地上無線局３１の間に地上無線局３２が存在する状況において、地上無線局３２を切り離す場合の例である。

図９−１においては、４つの列車（３３、３４、３５、３６）は、地上無線局３０、地上無線局３１、地上無線局３２と通信して、列車制御を行っている。この状態から、地上無線局３２を沿線有線通信網７から切り離すため、地上無線局３２の電源スイッチ３７をＯＦＦにする操作を行うと、地上無線局３０と地上無線局３１はそれぞれ、地上無線局３２が通信を行う列車在線範囲４３のうち、地上無線局３２が運用を始める前に、自身が通信を行う列車在線範囲（即ち、地上無線局３０の場合、地上無線局３２が運用中でない場合に地上無線局３０が通信を行う列車在線範囲４６と、地上無線局３２が通信を行う列車在線範囲４３とが重なる部分に相当（地上無線局３１の場合も同様の重なり部分））に在線している列車１２との通信権を、地上無線局３２から仮に取得し、列車３４および列車３５との通信を試みる。

ここで通信が成功すれば、地上無線局３０および地上無線局３１はそれぞれ、列車３４および列車３５との通信権を、地上無線局３２から正式に引継ぎ、途切れることなく通信を継続する。必要な全ての列車１２（ここでは、列車３４および列車３５）との通信が引き継がれた時点で、各地上無線局９は、自身の通信対象とする列車在線範囲を切り替える。即ち、地上無線局３０は、引継ぎ前の地上無線局３０が通信を行う列車在線範囲４１から、地上無線局３２が運用中でない場合に地上無線局３０が通信を行う列車在線範囲４６に切り替え、地上無線局３１は、引継ぎ前に地上無線局３１が通信を行う列車在線範囲４２から、地上無線局３２が運用中でない場合に地上無線局３１が通信を行う列車在線範囲４７に切り替える。これらの処理が終わった時点で、地上無線局３２は運用を停止する。

上記の地上無線局３２の停止処理を行うため、前述のように、地上無線局３２の電源は、電源スイッチ３７により電源をＯＦＦにしても、一定時間だけ動作し続けてから実際の電源ＯＦＦとなるよう、蓄電装置３９を実装されており、この蓄電装置３９の電力によって引継ぎ処理を行う。その電源容量は、ここでも、引継ぎ処理を行うに十分な容量を持つものとする。

以上、説明したように、上述の列車制御システムでは、地上無線局９の（例えば、新規の）接続ミスなどによる、システムのトラブルを、抑制することができる。また、地上無線局９の故障などでその取り換えを行う場合でも、迅速に交換でき、正常状態への復旧時間を短縮でき、また、需要の変化に応じた、地上無線局９の増設や撤去が、容易になる。

また、地上無線局９の使い回しや移設を行う際に、その装置に残っている固有のデータ（地上無線局個別設定情報２１）が削除されることで、誤って接続することによるシステムのトラブルを、未然に防止できる。また、列車１２の運行密度に応じて、柔軟かつ、最適な台数での地上無線局９の運用が可能になるとともに、列車１２の増発に対して、容易に地上側設備の対応が可能になる。

また、第２の実施形態では、地上無線局個別設定情報２８の一元管理により、１箇所での保守が可能となるので、管理の手間を省くことができる。また、分散して設けられるアダプタ８に個別に地上無線局個別設定情報２０をインストールする必要がないので、作業の手間を省ける。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 中央装置
２ （広域有線通信網に中央装置を接続する）アダプタ
３ 広域有線通信網
４ （広域有線通信網に沿線装置を接続する）アダプタ
５ 沿線装置
６ （沿線有線通信網に沿線装置を接続する）アダプタ
７ 沿線有線通信網
８ （沿線有線通信網に地上無線局を接続する）アダプタ
９ 地上無線局
１０ 地上無線局アンテナ部
１１ 車上無線局アンテナ部
１２ 列車
１３ データ伝送路用差込口
１４ 制御情報伝送路用差込口
１５ データ伝送路
１６ 制御情報伝送路
１７ 制御情報伝送路制御部（地上無線局側）
１８ 制御情報伝送路制御部（沿線有線通信網に沿線装置を接続するアダプタ側）
１９ 地上無線局共通設定情報
２０ 地上無線局個別設定情報（沿線有線通信手段側）
２１ 地上無線局個別設定情報（地上無線局側）
２２ 地上無線局固有機能制御部
２３ データ伝送路制御部（地上無線局側）
２４ データ伝送路制御部（沿線有線通信網に沿線装置を接続するアダプタ側）
２５ データ伝送路制御部（地上無線局のアンテナ部側）
２６ 電波送受信部
２７ 設定情報管理部（中央装置側）
２８ 地上無線局個別設定情報（中央装置側）
２９ 設定情報管理部（沿線装置側）
３０、３１、３２ 地上無線局
３３、３４、３５、３６ 列車
３７ 電源スイッチ
３８ 電源供給路
３９ 蓄電装置
４０ 電源供給装置

Claims (8)

1. 予め定められた範囲の列車の在線位置管理および列車制御を行う沿線装置が接続された沿線有線通信網に、前記沿線装置の配下に位置し車上無線局と無線通信するための地上無線局を接続するためのアダプタであって、
   その配置位置に応じた地上無線局個別設定情報と、
   地上無線局の本アダプタへの接続が検出された場合に、前記地上無線局個別設定情報を当該地上無線局に送信する制御手段と、
   を備えるアダプタ。
2. 前記制御手段として、
   第１の通信路を介した前記沿線有線通信網および前記地上無線局とのデータ伝送を制御する第１の制御手段と、
   第２の通信路を介した前記地上無線局との制御情報の伝送を制御する第２の制御手段と、を有し、
   前記第２の制御手段が、前記地上無線局個別設定情報を前記地上無線局に送信する、
   請求項１に記載のアダプタ。
3. 各列車に搭載された車上無線局と、列車の在線位置管理、列車制御およびシステムの統括制御を行う中央装置と、前記中央装置の配下に位置し、予め定められた範囲の在線位置管理および列車制御を行う沿線装置と、前記沿線装置の配下に位置し、前記車上無線局と無線通信するための、無線交信可能な範囲内の列車の在線位置管理および列車制御を行う機能を備えた地上無線局と、前記中央装置と複数の前記沿線装置とを通信可能に接続するための広域有線通信網と、前記沿線装置と複数の前記地上無線局とを通信可能に接続するための沿線有線通信網とから構成される列車制御システムにおいて、
   前記沿線有線通信網に前記地上無線局を接続するための複数のアダプタを備え、
   前記アダプタの各々は、
   その配置位置に応じた地上無線局個別設定情報と、
   前記地上無線局の当該アダプタへの接続が検出された場合に、前記地上無線局個別設定情報を、当該アダプタに接続された地上無線局に送信するアダプタ側制御手段と、を有し、
   前記地上無線局は、
   前記アダプタから受けた前記地上無線局個別設定情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記地上無線局個別設定情報を基に、当該地上無線局の配置位置に応じた制御を行う地上無線局側制御手段と、
   を有する無線列車制御システム。
4. 前記地上無線局側制御手段は、前記アダプタへの接続が検出された場合に、予め定められた在線範囲内に存在する列車の車上無線局と無線交信可能である場合に、当該車上無線局との通信権を有する他の地上無線局から、該通信権を引き継ぐ処理を実行する、請求項３に記載の無線列車制御システム。
5. 前記地上無線局が前記アダプタに接続されている状態において、当該地上無線局の地上無線局側制御手段は、電源ＯＦＦの操作がなされた場合に、自身が通信権を有する列車の車上無線局との通信権を他の地上無線局に引き継ぐ処理を実行し、該通信権の引き継ぎの完了後、当該地上無線局の全機能を停止させる、請求項４に記載の無線列車制御システム。
6. 前記地上無線局側制御手段は、前記通信権の引き継ぎの完了後、前記記憶手段に記憶している地上無線局個別設定情報を消去して、前記地上無線局の全機能を停止させる請求項５に記載の無線列車制御システム。
7. 前記アダプタ側制御手段は、
   前記有線通信網および前記地上無線局とのデータ伝送を制御する第１の制御手段と、
   前記地上無線局との制御情報の伝送を制御するとともに、前記地上無線局の当該アダプタとの接続を検出し、その接続が検出された場合に、前記地上無線局個別設定情報を前記地上無線局に送信する第２の制御手段と、を有し、
   前記地上無線局側制御手段は、
   アンテナ部および前記アダプタとのデータ伝送を制御する第３の制御手段と、
   前記アダプタの第２の制御手段との間での制御情報の伝送を制御し、前記アダプタから受けた前記地上無線局個別設定情報を前記記憶手段に記憶させる第４の制御手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記地上無線局個別設定情報を基に、当該地上無線局の配置位置に応じた制御を行う第５の制御手段と、を有する、
   請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の無線列車制御システム。
8. 各列車に搭載された車上無線局と、列車の在線位置管理および列車制御ならびにシステムの統括制御を行う中央装置と、前記中央装置の配下に位置し、予め定められた範囲の列車の在線位置管理および列車制御を行う沿線装置と、前記沿線装置の配下に位置し、前記車上無線局と無線通信するための、無線交信可能な範囲内の列車の在線位置管理および列車制御を行う機能を備えた地上無線局と、前記中央装置と複数の前記沿線装置とを通信可能に接続するための広域有線通信網と、前記沿線装置と複数の前記地上無線局とを通信可能に接続するための沿線有線通信網とから構成される列車制御システムにおいて、
   前記沿線有線通信網に前記地上無線局を接続するための複数のアダプタを備え、
   前記中央装置が、前記アダプタの配置位置に応じた地上無線局個別設定情報を有し、前記アダプタにおいて前記地上無線局の前記アダプタへの接続が検出された場合に、そのアダプタの配置位置に対応する前記地上無線局個別設定情報を、前記広域有線通信網、前記沿線装置、前記沿線有線通信網、および該当のアダプタを介して、該アダプタに接続された前記地上無線局に送信し、
   前記地上無線局は、前記中央装置から受けた地上無線局個別設定情報を基に、当該地上無線局の配置位置に応じた制御を行う、
   無線列車制御システム。

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